| Nebezpečná porucha uvolněním spoje vodiče PEN Ing. Bernard Lukáš,
profesní elektrotechnik 1. Popis události V jednom vícepodlažním bytovém domě bylo opravováno ocelové plynové potrubí, které bylo proto třeba rozpojit. V okamžiku rozpojení zpozoroval pracovník jiskření, a protože pracoval v suchých pracovních rukavicích, necítil žádné brnění ani jiný účinek, který vzniká při dotyku živé části elektrického zařízení nízkého napětí. Následně, asi po půl hodině, byl pracovník dotázán vlastníkem jednoho z bytů posledního podlaží, zda nezasahoval do elektrické instalace, neboť v bytě tazatele se přepálil žárovkový světelný zdroj a nastala závada na televizoru, v té době zapnutém.  Obr. 1. Zvýšení napětí spotřebičů přerušením vodiče PEN Přivolaný odborný elektrotechnik potvrdil, že v předmětném bytě nejvyššího podlaží skutečně popsaná událost nastala, a navíc zjistil poruchu na elektroměru. Dále nájemník bytu z nižšího patra v této souvislosti oznámil, že v přibližně stejné době se ozval u jeho zapnuté elektrické pračky neobvyklý silný zvuk, takže pračku raději ihned vypnul. Při vypínání však žádné brnění necítil. Elektrotechnik v obou bytech změřil napětí v zásuvkách, a to mezi fází (L) a středním vodičem (N) a mezi fází a ochranným kolíkem PE. Naměřil napětí přibližně 218 V (v bytech nebyly během měření zapnuty žádné spotřebiče). Vzhledem k tomu, že jsem v blízkém okolí znám svou dlouholetou působností v silnoproudé elektrotechnice a jako důchodce pobývám převážně doma, obrátil se tento elektrotechnik na mě telefonicky s dotazem na pravděpodobnou příčinu zmíněné poměrně nebezpečné poruchy. Odpověděl jsem mu jednoznačně, že porucha je v uvolněném, tj. nedokonalém spoji ochranného středního vodiče v některém z nižších pater hlavního domovního stoupacího vedení nebo v domovní přípojkové skříni. S podobným projevem poruchy jsem se setkal již vícekrát; je zřejmé, že s narůstajícím využíváním dosti drahých elektronických přístrojů roste i závažnost poruch zmíněného typu, a to ze dvou hledisek:
a) je ohrožována provozní bezpečnost a spolehlivost elektronických a elektrických spotřebičů malých příkonů,
b) je ohrožována bezpečnost osob z hlediska úrazu elektrickým proudem. 2. Rozbor poruchy Předmětný bytový dům je napojen na střídavou rozvodnou síť TN-C*), 400/230 V, 50 Hz. Z obr. 2 je zřejmé, že rozložení napětí na spotřebičích v bytech, kde došlo k přerušení vodiče PEN podle obr. 1, závisí na velikosti příkonu připojených spotřebičů. Je-li příkon připojených spotřebičů P3 v bytě 3. p. podstatně menší než P2 v bytě 2. p., bude výsledná hodnota impedancí připojených spotřebičů v opačném poměru a sdružené napětí se na nich rozloží ve stejném poměru, tj. v bytě 3. p. s malým připojeným příkonem bude napětí podstatně vyšší než v bytě 2. p. s velkým připojeným příkonem. Platí tedy:  Obr. 2. Hodnoty napětí na spotřebičích Z3, Z2 a vodiči PEN při přerušení zemnicího vodiče pro napětí U3 na Z3: U3 = [400/(Z3 + Z2)]·Z3
pro napětí U2 na Z2: U2 = [400/(Z3 + Z2)]·Z2
pak: U3/U2 = Z3/Z2 = P2/P3 Následné škody uvedené poruchy mohou být značné, nehledě k tomu, že mohlo dojít i k úrazu elektrickým proudem. Uvolnění spoje na vodiči PEN mohlo být dlouhodobé, a nemuselo být zjištěno při periodické revizi elektrického zařízení, protože do doby rozpojení plynového potrubí byl vodič PEN nahrazován kovovým plynovým potrubím, které bylo náhodně propojeno na neživé vodivé části chráněné vodičem PEN (např. v kombinovaných plyno-elektrických sporácích v bytech) nebo pevně propojeno s vodičem PEN v podružných patrových rozváděčích. 3. Závěr Omezení rizika úrazu elektrickým proudem lze bez větších nákladů a obtíží řešit doplněním domovního stoupacího vedení samostatným ochranným vodičem PE, tj. přebudováním systému TN-C na TN-C-S**). Tímto se však zcela neodstraní riziko provozního ohrožení připojených jednofázových spotřebičů, které mohou být při vzniku popsané poruchy zničeny vyšším napájecím napětím. Zmíněné riziko lze snížit důkladným ověřováním spolehlivosti všech spojů a celistvosti středního vodiče N při revizích elektrických zařízení objektů a provozů. V obytných domech, provozech a kancelářích, kde jsou elektronická zařízení a počítače napájeny fázovým napětím z různých fází, nelze zmíněný revizní úkon opomenout. Je nutné upozornit na skutečnost, že měření běžnými přístroji na ověřování impedančních smyček (dvouvodičový vstup do měřícího přístroje) je nedostatečné (ověřuje se malý odpor s hodnotou menší než 0,2 W). Pro měření nízkých hodnot odporu je nutné použít přístroje se čtyřvodičovým vstupem, popř. se nabízí možnost měřit klasickou voltampérovou metodou postupným zvyšováním proudu (minimálně 20 až 50 A podle průřezu vodiče N) a snímáním úbytků napětí na vodiči N v místech, která vylučují přechodové odpory spojů připojeného zkušebního zdroje proudu. Za zkušební zdroj může sloužit např. baterie 20 A·h, 3 V nebo regulační proudový transformátor s výstupním proudem do 50 A a napětím 5 V. Projektanti elektrických instalací obytných domů, provozů nebo objektů, kde se používají elektronická zařízení, by měli systémově technickým řešením minimalizovat riziko vzniku uvedené poruchy. Jednoduchým řešením může být např. instalace proudových chráničů (s vyšší hodnotou vybavovacího reziduálního proudu) v místě napojení elektrické přípojky do objektu nebo ochranného přístroje, který samočinně vypne napájení chráněného obvodu při vzniku zvýšené hodnoty nulové složky napětí U0 na konci vodiče N. Je žádoucí při revizích elektrických zařízení upozornit vlastníky či uživatele objektů, ve kterých je elektrická instalace páteřního třífázového rozvodu dosud provedena systémem TN-C podle bývalé normy ČSN 34 1010 (ochrana nulováním), na značné bezpečnostní riziko tohoto systému při vzniku zmíněné poruchy a doporučit jim přebudování na systém TN-C-S.
*) Pozn. red.: Tento druh rozvodné sítě má uzemněný nulový bod (T), přímé spojení neživých částí s uzemněným bodem sítě (N) a sloučenou funkci ochranného a středního vodiče do jediného vodiče (C). Tento vodič (dříve nazývaný „nulovací“) se označuje PEN (Protective-Earth-Neutral, ochranný-zemnicí-střední). **) Pozn. red.: U tohoto druhu sítě je funkce středního a ochranného vodiče sloučena do jediného vodiče jen v části sítě, jinak jsou tyto vodiče vedeny samostatně (S). |
